КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОЦЕССА ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 658.562.4

КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОЦЕССА ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

И. Н. Абрамов, Г. А. Гарин, А. А. Куряков Научный руководитель - Ю.Г. Малахова

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail:abr_iv98@mail.ru

Рассмотрены способы контроля линейных размеров и форм топологически оптимизированных деталей при помощи современного оборудования.

Ключевые слова: топологическая оптимизация, метрология, 3D-сканирование, координатно-измерительные машины.

CONTROL OF PARTS MANUFACTURED USING THE TOPOLOGICAL

OPTIMIZATION PROCESS

I. N. Abramov, G. A. Garin, A. A. Kuryakov Scientific supervisor - Yu. G. Malakhova

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

E-mail:abr_iv98@mail.ru

Methods of control of linear dimensions and shapes of topologically optimized parts with the help of modern equipment are considered.

Keywords: topological optimization, metrology, 3D scanning, coordinate measuring machines.

Отличительной чертой ракето- и авиастроения является уменьшение веса проектируемых деталей без вреда для их технических характеристик. Благодаря современным методам инженерногоCAD-проектирования, совместно с компьютерным анализом разрабатываемых моделей, появились новые решения по оптимизации конструкции деталей. Одним из них является топологическая оптимизация [1]. Пример данного метода указан на рис. 1.

Рис. 1. Модель, полученная путем топологической оптимизации

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 2

В связи с усложнением геометрии появляется проблема контроля качества подобных изделий, т.к. формы, сгенерированные компьютером по алгоритмам, не всегда можно обмерить стандартными инструментами - шаблонами, микрометрами, штангенциркулями.

Задачи контроля геометрии решаются применением ЭБ-сканеров [2]. Суть метода заключается в облучении заготовки или готовой детали лазером, затем отсканированную модель сравнивают с исходной моделью на предмет отклонений геометрии и дают заключение о годности или не годности изделия [Э].

При изготовлении ответственных деталей для ракет и самолетов вместе с облегчением конструкции следует соблюдать требования высокой точности обработки в местах соединения и сопряжения с другими деталями сборки. Сложная пространственная конфигурация топологически оптимизированной детали также не всегда позволяет применять стандартные измерительные инструменты.

Альтернативным средством контроля является координатно-измерительная машина (КИМ). Если ЭБ-сканирование лучше подходит, для отслеживания общего отклонения формы, то КИМ - это современное высокоточное устройство, с помощью которого осуществляется вычисление геометрических параметров изделий [4]. В отличие от устаревших универсальных контрольно-измерительных приборов (меры длины, штангенинструменты, микрометрические инструменты и приборы) КИМ позволяют измерять различные формы, в том числе и нестандартные, закругленности, углы, прямоту линий, замерять габариты. Принцип работы координатно-измерительной машины заключается в последовательном нахождении координат точек, предварительно заданных специалистом или интегрированной программой [5].

Преимущества координатно-измерительных машин над стандартными измерительными приборами [6,4]:

- технология позволяет измерять детали с полостями и «затенёнными» поверхностями;

- измерение изделий с мелкой структурой - зубчатых колес, резьбы, прочего;

- ускорение производственных процессов, снижение числа применяемых дополнительных устройств;

- снижение себестоимости производства;

- составление программ для создания запчастей;

- сохранение результатов и информации для дальнейшего использования;

- применение математического базирования измеряемого объекта;

- исключение возможности брака после каждой технологической операции;

- более высокая производительность.

Перспективы развития ЭБ-сканеров весьма впечатляют: появляются все новые модели лазерных и оптических сканеров, улучшаются скорость и точность измерений, существенно возросли границы масштабов измеряемых форм. Однако использование тех или иных методов получения геометрической информации существенно зависит от самих объектов и целей сканирования. Например, для сканирования деталей с богатой детализацией, к примеру шестеренки, лучше подходят бесконтактные сканеры. Контактные, в свою очередь, для деталей корпусов машин, судов и пр. И те и другие очень сильно зависят от квалификации специалиста, производящего замер. А в настоящее время подходы в обучении инженерных кадров, в части навыков графического моделирования, к сожалению, отстают от современных реалий. На ближайшие 10-20 лет использование мобильных контактных сканеров может стать прорывом для небольших организаций и служить инженерному делу не хуже, чем рулетка и штангенциркуль [7].

Библиографические ссылки

1. Топологическая оптимизация в ANSYS [Электронный ресурс]. URL: кйр8://3ё1оёау.гц/Ь1о§8/ёа§оу/1оро1о§1са1-ор11ш12а11оп-1п-ап8у8(дата обращения: 06.04.2022).

2. Катало^таЛБЕЭТ 3D-NDT Sцгface Inspection for the Aerospace MRO Industry. Сайт разработчика ПО ОеотеШсСопй-о1Х[Электронныйресурс]. https://pdf.diгectindцstгy.coш.гц/ pdf-en/cгeafoгш/sшaгtdent-3d-ndt-sцгface-inspection-foг-the-aeгospace-шгo-indцstгy/54710-767225-_5.^ш1(дата обращения: 06.04.2022).

3. iQBTechno1ogies [Электронный ресурс]. URL: iQBTechno1ogieshttps://haЬг.coш/ш/ coшpany/iqЬ_techno1ogies/Ыog/449290/(дата обращения: 06.04.2022).

4. Что такое КИМ? Их предназначение и использование [Электронный ресурс]. URL: https://agгegat.шe/infoгшation/oЬoгцdovanie-d1ya-pгoizvodstva/chto-takoe-kiш-ih-prednaznachenie-i-ispo1zovanie (дата обращения: 02.04.2022).

5. Контрольно-измерительные машины. Принципы работы, описание и классификация. [Электронный ресурс]. URL: https://ndt.by/news/stati/kontro1no-izrnerite1nye-рйЬогу-/(дата обращения: 05.04.2022).

6. Координатно-измерительные машины [Электронный ресурс]. URL: https://3dcontгo1.гц/cata1og/3d-kontгo1-geoшetгii/kooгdinatno-izшeгite1nye- шashiny-kiш (дата обращения: 05.04.2022).

7. Гордеев С.Д. Проблемы и перспективы технологии сканирования 3D поверхностей // Вестник ВГАВТ. Выпуск 41. 2014. 62 с.

© Абрамов И. Н., Гарин Г. А., Куряков А. А., 2022